民族旅游地生态性评价指标体系研究--以广西龙胜龙脊风景名胜区为例.pdf

气凝胶 Aerogel 一、何谓气凝胶?
ƒ In principle, the name aerogels says everything:
ƒ the ponent of this material is air
which is surrounded by a work.
ƒ work can be constructed in a way that
the resulting aerogels have a density that is
only three times that of air.
1 2
按照溶胶→凝胶的思路给气凝胶定义ƒ 溶胶中胶体颗粒的尺寸分散于1-1000nm间,
ƒ 凝胶具有海绵状的三维固体网络,孔中填充着其它物
ƒ 气凝胶是这样的一种材料, 质,一般为液体。
ƒ 它是从凝胶而来, ƒ 凝胶通常是由金属的烷氧基化合物、易水解的金属化
ƒ 当凝胶三维骨架所形成的孔中的液体被空气合物经水解、缩合反应形成骨架结构,
取代后就形成了气凝胶。ƒ 凝胶的孔中填充包藏了水、以及水解过程中生成的醇,
ƒ 这时的凝胶称为水凝胶(hydrogel),醇凝胶(alcogel).
ƒ ↓
ƒ 当水凝胶或醇凝胶中的液体被空气代替,
ƒ 同时能够保持凝胶的骨架网络结构不发生改变,
ƒ 就得到了气凝胶。
3 4
形成气凝胶,必须
怎样保持凝胶的骨架网采取特殊的手段,
络结构不发生改变?
手段是什么?
5 6
ƒ 1931年,Kistler首先制备出了气凝胶, 二、气凝胶网络结构的形成
ƒ 使用的干燥方法是:超临界干燥。ƒ 制备气凝胶的关键是:形成具有高度孔性的三维网络
ƒ 1965年,开始了气凝胶的应用研究,如将气凝结构,
胶应用于高能物理中的粒子探测器; ƒ 控制条件使得固体物质仅占总体积的1-15%。
ƒ 1985年开始,每年都会召开国际研讨会,
ƒ 气凝胶的组成包括:
ƒ 研究报道持续、稳定增长。
ƒ 无机物;
ƒ 无机-有机杂化物;
ƒ 介绍超临界状态和超临界干燥方法, ƒ 有机物;
以及它与不同干燥方法的主要区别。ƒ 影响凝胶形成及性质的因素对于气凝胶关系重大,
ƒ 因为气凝胶保持了原凝胶的几乎所有的性质。
7 8
Some variiable
parameters:
-Type and
Mixing of the
concentrations of the
precursors ↓ precursors
hydrolysis -type of solvent
-ratio of H2O to alkoxy
groups
-type of catalyst
↓-pH, temperature
sol Condensation of the sol particles
9 10
Some variiable (一)无机气凝胶
parameters:
gelation
ƒ 1、 SiO2 aerogel
-temperature
↓-temperature ƒ 几乎所有的金属、半金属都可以形成凝胶。
Aging -time ƒ 无机(气)凝胶的典型代表就是:
ƒ SiO2 gel or SiO2 aerogel
ƒ
年, 首先尝试制备的就是气凝胶,
High temperature ƒ 1931 Kistler SiO2
↓ƒ 从水玻璃(硅酸钠的水溶液)出发,
“wet”gel -supercritical drying
drying ƒ 加入盐酸进行中和,形成H O SiO2凝胶:
low temperature 2
ƒ “Na2SiO3”+2HCl →[SiO2-xH2O]+2NaCl
-freeze-drying ƒ 用水通过数个循环,洗除NaCl,
Aerogel -drying under ƒ 怎么样使SiO2凝胶中的水被空气替代呢?
ambient temperature
11 12
ƒ 直接进行超临界干燥,将会使凝胶胶溶,
ƒ Kistler采用的方法是,
ƒ 首先用其它的溶剂,如醇,醛,将水替代出来,
ƒ 然后,再进行超临界干燥。
ƒ 在当时,这种方法的缺点就是,需要消耗约一周以上
的时间。
ƒ 1960s, 对于制备SiO 气凝胶的方法进行
ƒ 1960s Teichner SiO2 ƒ 这样,填充于SiO2凝胶的孔结构中的液体就以醇为主,
了改进, ƒ 湿凝胶在进行超临界干燥之前就不需要进行溶剂置换,
ƒ